DE2448156C2 - Vorrichtung zum Behandeln von Fußböden oder dergleichen - Google Patents

Vorrichtung zum Behandeln von Fußböden oder dergleichen

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DE2448156C2 DE2448156A DE2448156A DE2448156C2 DE 2448156 C2 DE2448156 C2 DE 2448156C2 DE 2448156 A DE2448156 A DE 2448156A DE 2448156 A DE2448156 A DE 2448156A DE 2448156 C2 DE2448156 C2 DE 2448156C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Behandeln von Fußböden oder dergleichen nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Für eine möglichst unabhängige Arbeitsweise derartiger Vorrichtungen ist es normalerweise unzweckmäßig, diese mit Netzanschluß und entsprechendem Kabel zu betreiben. Vorteilhafter sind Reinigungsvorrichtungen und dergleichen mil Bauericbetrieb, wobei jedoch deren Größe und Gewicht für die manuelle Fortbewegung erschwerend ist und zusätzliche Antriebsinotoren erforderlich sind. Es ist zur Erleichterung der Handhabung solcher Vorrichtungen nützlich, seitlich Antriebsräder im Abstand zueinander anzuordnen, die mittels getrennter, zum Lenken differential antreibbarer Motoren betrieben werden.
Aus der DE-OS 17 63 005 ist bereits eine Steuervorrichtung zum Lenken und für den Antrieb eines Elektrofahrzeuges allgemeiner Art bekannt wobei die seitlich angeordneten Hinterräder von einem Elektromotor angetrieben oder gebremst werden. Die Motoren werden über einen V-Schalter gespeist der als Steuersignal jeweils den Motoren zugeordnete Impulsfolgen liefert
Die US-PS 36 50 097 beschreibt einen elektrisch angetriebenen Rasenmäher, der eine vorgebbare Wegstrecke abfahren kann. Diese Strecke wird durch ein Lochband vorgegeben, das mit dem Antrieb des Rasenmähers in Verbindung steht der abhängig von den im Band vorgesehenen Löchern die Richtung bestimmt Bei einem derartigen Rasenmäher sind somit alle Lenkbewegungen auf dem Band programmiert und der Rasenmäher kann nur diese ihm jeweils zugeordnete Wegstrecke abfahren. Bei einer Änderung der Wegstrecke ist ein Auswechseln des Bandes notwendig. Es muß also jeweils vorher bekannt sein, wie der Arbeitsweg verlaufen soll.
Die US-PS 30 72 833 zeigt eine Steuervorrichtung für eine Werkzeugmaschine, bei der zur Aufzeichnung von Steuerimpulsen ein Magnetband verwendet wird. Aus der US-PS 34 25 197 ist ein Rasenmäher mit einer Führungsvorrichtung bekannt, die Fühlelemente zur Erkennung von Hindernissen, eine Abweichung von einer vorgegebenen Richtung oder von unbehandelten Bodenflächen aufweist. Eine ähnliche Führungsvorrichtung mit Sensoren für ein Elektrofahrzeug ist in der US-PS 35 63 327 beschrieben, wobei die Sensoren den vorgegebenen Weg überwachen. Die DE-AS 12 39 819 offenbart eine Steuerung für selbsttätig arbeitende Staubsauger, bei der in einer unterteilten Saugdüse eine Lichtquelle und in jedem Teil eine Photozelle angeordnet sind. Die Lichtquelle und die Photozellen erfassen die Staubdichte, so daß abhängig von der Staubdichte in jedem Teil eine Aussage über gereinigte oder nicht gereinigte Bodenflächen getroffen werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Behandeln von Fußböden oder dergleichen zu schaffen, die eine unbekannte Wegstrecke mehrfach selbsttätig durchfahren kann, wobei Abweichungen bzw. Hindernisse in der Wegstrecke erkannt werden sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
Die nach der vorliegenden Erfindung ausgebildete Maschine zur Behandlung von Fußböden ist mit seitlich angeordneten Antriebsrädern versehen, die durch getrennte, mit elektrischem Fahrantrieb ausgestattete, elektronisch gesteuerte Motoren und damit durch getrennte Impulsfolgen angetrieben werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einer Aufzeichnungsvorrichtung der den Antriebsmotoren zugeführten Impulsreihen versehen, so daß die Impulsreihen reproduzierbar werden und die Maschine den Arbeitsgang beliebig wiederholen kann.
Zur Aufnahme und Aufzeichnung wird vorzugsweise ein Magnetband verwendet. Die den Motoren zugeführh5 ten Impulsfolgen werden während eines bestimmten Bearbciuingsvorganges auf ein Magnetband aufgenommen. Wenn es sich als notwendig erweist, denselben Bereich einer erneuten Behandlung zu unterziehen.
wird das Magnetband abgespielt, so daß die auf das Band aufgespeicherten Impulsfolgen direkt die Motoren steuern, wobei die Schwankungen in jeder Impulsfolge genau mit den bei der ersten Reinigung aufgezeichneten übereinstimmen. Die Maschine folgt also, vorausgesetzt, daß sie aus exakt derselben Ausgangsposition gestartet wird, der gleichen Wegstrecke, wie bei der ersten Fußbodenbehandlung und bedarf folglich im Wiederholungsfalle keiner manuellen Lenkung bzw. Steuerung.
Es versteht sich, daß ein derart einfaches System nicht wie oben beschrieben funktionieren kann, wenn eine große, unübersichtliche Fläche zu reinigen bzw. in irgendeiner Weise zu bearbeiten ist. Schwankungen der Motorleistung, Reibung im Übertragungssystem und Abgleiten der Räder veranlassen die Maschine, allmählich von dem programmierten Kurs abzuweichen. Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß eine Kurskorrektureinrichtung vorzusehen.
Die Kurskorrektureinrichtung umfaßt vier Fühlorgane, von denen zwei an jeder Seite der Maschine angeordnet sind. Ein Fühlorgan auf jeder Seite ist dazu bestimmt, das Vorhandensein einer Wand oder eines anderen seitlich der Maschine auftretenden Hindernisses wahrzunehmen, während die zweiten Fühlorgane auf jeder Seite dazu dienen, noch unbehandelte Fußbodenflachen aufzuspüren. Damit die Fühlorgane die nach dem Ergebnis ihrer Wahrnehmung erforderliche Steuerung vollziehen können, ist zwischen dem Tonbandgerät und der elektronischen Steuereinheit eine zusätzliche elektronische Vorrichtung angebracht, die sowohl die Anstiegsflanken wie die Abfallflanken der mittels des Tonbandgerätes erzeugten Impulse vergrößern kann, wobei jedoch das Ausmaß der Verzögerung der hinteren bzw. abfallenden Impulsflanken durch die Fühlorgane gesteuert wird. Nähert sich die Maschine beispielsweise zu dicht einer an ihrer rechten Seite befindlichen Wand, so werden die dem rechtsseitigen Motor zugeführten Impulse verlängert und die Maschine kehrt sich ab. worauf, wenn sie sich zu weit entfernt, die Impulse verkürzt werden, so daß sie sich erneut der Wand nähert. Integrierte Fehler werden korrigiert. Um sicherzustellen, daß das Fühlorgan zum richtigen Zeitpunkt die erforderliche Steuerung veranlaßt, wird während der Aufzeichnung des Steuerungsprogramms ein Signal auf das Band übertragen, das angibt, ob ein Hindernis vorhanden ist oder nicht. Wenn dieses Signal aufgenommen ist, wird das Fühiorgan während des Abspielvorganges mit einer korrigierenden Steuerung beaufschlagt. In zahlreichen Fällen wird jedoch die durch das Vorhandensein einer Wand bedingte Korrektur nicht erforderlich sein, so daß bei Abweichungen dann das zweite Fühlorgan zum Einsatz kommt, der das Vorhandensein einer an die in Bearbeitung befindliche Fläche angrenzenden, bereits gereinigten Fläche ermittelt, die Richtung der Maschine in gleicher Weise wie das Fühlorgan für Hindernisse korrigiert und sie so lenkt, daß sie ihre Arbeit unmittelbar an die bereits gereinigte Fläche anschließend fortsetzt. Beim Rückspielen eines aufgezeichneten Steuerprogramms läßt sich überprüfen, ob während der Aufzeichnung die Nähe einer Wand nicht erkannt, sondern das Vorhandensein einer gereinigten Fläche angezeigt wurde.
Der näheren Erläuterung der Erfindung dienen die Zeichnungen, die eine bevorzugte und beispielsweise Ausführungsform der Erfindung zeigen. Es bedeutet
Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Fußbodenreinigungsvorrichtung,
F i g. 2 eine vergrößerte Draufsicht zui eine Vorrichtung zur Anzeige einer bereits gereinigten Fußbodenfläche,
F i g. 3 einen Aufriß eines Teils der Vorrichtung nach Fig.2.
F i g. 4 eine vereinfachte Darstellung des Antriebs der Vorrichtungen nach den F i g. 2 und 3,
Fi g. 5 den Aufriß eines weiteren Teils der Vorrichtung nach Fig.2 mit Blockschaltbild eines Nebenkreises,
F i g. 6 ein Fühlorgan zum Anzeigen einer Wand oder dergleichen Hindernis,
F i g. 7 den mit dem Fühlorgan nach F i g. 6 verbundenen Stromkreis,
Fig.8 ein Blockschaltbild des die Antriebsmotoren steuernden Schaltkreises.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Fußböden oder dergleichen dargestellt, die auf Antriebsrädern 2 und 3 sowie einem Paar Lenkrollen 4 montiert ist. Die Ausbildung des Tragrahmens 1 erlaubt die Aufnahme von die Maschine betreibenden Akkumulatoren und an seinem vorderen Ende einen Scheuerkopf 5, der zwei rotierende Bürsten 6 besitzt Diese Bürsten rotieren im allgemeinen um vertikale Achsen und werden mittels eines von den Rädern 2 und 3 unabhängigen Antriebsmotors angetrieben.
jedes der Räder 2 und 3 wird von einem unabhängigen Motor 7 angetrieben, der mit den jeweiligen Rädern durch ein Getriebegehäuse 8 verbunden ist. Am rück-
jo wärtigen Ende der Maschine ist eine manuelle Steuerungsvorrichtung mit einem Lenker 9 angebracht, der die betreffenden Antriebsmotoren 7 über Potentiometer 10 steuert. Durch manuelles Vorschieben des Lenkers werden beide Potentiometer in gleicher Weise bewegt; mittels Drehen des Lenkers wird eines der Potentiometer gegenüber dem anderen betätigt, so daß die gewünschte steuernde Wirkung eintritt.
Am rückwärtigen Ende des Tragrahmens 1 befinden sich ein Rollen- bzw. Gummiquetscher U mitSchutzrädem 12. An der Frontseite der Maschine ist ein Puffer 13 derartig angebracht, daß beim Aufprall der Maschine auf ein Hindernis ein Abstellschalter betätigt wird.
An jeder Seile der Maschine ist ein Satz Fühlorgane 14 zur Wahrnehmung von Hindernissen, wie Wänden.
und beidseitig der Frontseite ein Fühlorgan 15 angebracht, das die Grenze zwischen gereinigter und unbehandelter Fußbodenfläche ermittelt. Dieses Fühlorgan, das detailliert in den Fig.2 bis 5 dargestellt ist, weist eine Gruppe kleiner Bürsten 16 auf, die um vertikale Achsen laufen und mit Klarwasserzuführungen 17 ausgestattet sind. Der Antrieb geschieht über Riemenscheiben 18, die durch einen gemeinsamen Riemen 19 von einer Riemenscheibe 21, wie in F i g. 4 dargestellt, angetrieben werden. Unmittelbar rückseitig zu jeder der Bürsten 16 ist ein Gummiquetscher 22 mit einer durchsichtigen Rücklaufleitung 23 angeordnet. Neben jeder der durchsichtigen Rücklaufleitungen 23 befindet sich eine Lichtquelle 24, der eine gegenüberliegende Photozelle 25 zugeordnet ist, die in Abhängigkeit von der Klarheit des die Leitung 23 durchdringenden Wassers ein Signal abgibt, womit der Verschmutzungsgrad des unterhalb der entsprechenden Bürste 16 befindlichen Bodens gemessen wird. Die von den Photozellen 25 ausgesandten .Signalinformationen werden über Verstärker
b5 26 in einen Analog-Rechner 28 eingegeben, der ein nach den von den Verstärkern 26 übermittelten Eingangssignalen V.„ V/i und V1-berechnetes Ausgangssignal V1 auf der Grundlage der nachfolgenden Formel abgibt:
wobei K eine Konstante ist.
Sobald der Fußboden in seiner gesamten, von den drei Bürsten 16 erfaßten Ausdehnung gleichmäßig gesäubert ist, entsteht eine Reduzierung auf /Ci (1 — /C?), was dem bei Behandlung einer bereits gereinigten Fläche produzierten Signal entspricht. Der Spannungspegel schwankt etwas über oder unter diesem Wert, sobald sich die Bürsten relativ zu der gereinigten Fläche bewegen, ohne daß die Spannung durch den Verschmutzungsgrad des Fußbodens stark beeinflußt wird. Verbesserungen der genannten Formel sind hinsichtlich einer Steigerung der Empfindsamkeit der Positionsanzeige und einer Reduzierung der Empfindsamkeit gegenüber der Wahrnehmung des Verschmutzungsgrades möglich.
In F i g. 6 und 7 ist ein typisches Fühlorgan zur Wahrnehmung von Hindernissen, wie beispielsweise Wänden, dargestellt, mit einem Arm 30, der um einen festen Stift der Maschine vorgesehen, die Signale V1* und V5, wie beschrieben, abgeben, welche logischen Schaltkreisen 52 zugesandt werden. Das Bandgerät 51 nimmt ferner auf zusätzlichen Spuren ein Signal auf, das anzeigt, ob auf jeder der beiden Seiten positive Signale Vw oder V1 vorliegen.
Die Verzögerungsschaltung 46 verlängert den jeweiligen Impuls, d. h. die ansteigende Flanke seines Ausgangsimpulses wird um einen festgelegten Wert gegenüber der abfallenden Flanke des Impulses, der mittels des Impulsgerätes 45 oder des Bandgerätes 51 zugesandten Eingangsimpulse verzögert. Die abfallende Impulsflanke der von der Verzögerungseinheit 46 abgegebenen Ausgangsimpulse wird im Verhältnis zu der abfallenden Impulsflanke der Eingangsimpulse um eine variable Größe verzögert, die der durch die Logikschaltung 52 angelegten Steuerspannung proportional ist.
Bei manuellem Betrieb und Aufzeichnung des Arbeitsvorganges liefert die Logikschaltung 52 eine konstante Ausgangsspannung mit einem Wert, der den Ausgangsimpulsen der Verzögerungsschaltung 46 eine gleiche Dauer wie den Eingangsimpulsen verleiht
Werden bei dem durch Rückspiel erzeugten Arbeitsvorgang dem Bandgerät zum erforderlichen Zeitpunkt
10
15
31 drehbar gelagert ist und der ein Zahnsegment 32
trägt, das auf einem Drehpotentiometer 34 mit einem 25 keine Signale zur Anzeige des Vorliegens von Eingangs-Ritzel 33 in Eingriff kommt. Der Arm 30 ist, wie in Signalen Vw oder V5 zugeführt, so werden die Logik-F i g. 7 gezeigt, außerhalb des Maschinenkörpers in sei- schaltungen derart umgesteuert, daß sie diese konstante ner Ruhestellung federnd gelagert und zur größtmögli- Ausgangsspannung liefern und die Antriebsimpulse des chen Vermeidung von Schäden und Spuren an der Motors mit denen der Aufnahmeperiode identisch sind. Wand mit einem Rad 36 versehen. Bei Annäherung der 30 Hat während des entsprechenden Aufnahmeverfahrens
Maschine an eine Wand wird die Feder 35 durch die Schwenkbewegung des Armes 30 zusammengedrückt und ein Potentiometer 34 beginnt sich zu drehen, worauf gemäß der in Fig. 7 dargestellten einfachen Schaltung ein Signal Vw abgegeben wird.
F i g. 8 zeigt ein Diagramm der Steuerstromkreise für die beiden Motoren 42, von denen jeder ein mittels eines elektronischen Schalters 44 durch eine Batterie 43 gespeistes Erregernetz besitzt, das üblicherweise aus eid i Rih lll
für Handbetätigung der Maschine über die Lenker 9 wird den Potentiometern 10 entnommen, deren Signale einzelnen Impulsformern 45 eingegeben werden, die
die der Wahrnehmung einer Wand zugeordnete Logikschaltung ein Signal abgegeben, so wird mittels der entsprechenden Logikschaltung 52 das Ausgangssignal V* mit dem Eingang der entsprechenden Verzögerungsschaltung verbunden und die Arbeitsweise der Maschine derart verändert, daß sie in einem konstanten Abstand von der Wand gehalten wird.
In ähnlicher Weise wird, wenn die Fühlorgane für eine Wand oder dergleichen während der Bandaufzeichnung
nem Leistungstransistor oder einer Reihe parallelge- 40 nicht betätigt wird, jedoch das Fühlorgan zum ermitteln schalteter Leistungstransistoren besieht. Die Steuerung gereinigter Flächen ein Signal produziert, dieses Signal
über die Logikschaltung der Verzögerungsschaltung zugeführt und damit die Ausgangsinformation an dem elektronischen Schalter 44 so geändert, daß die Maschi-
ausgangsseitig Rechteck-Spannungsimpulse konstanter 45 ne veranlaßt wird, dem Verlauf der gereinigten Fläche Frequenz und einer der Einstellung der Potentiometer zu folgen. Zur Vermeidung von Instabilität kann es er-10 proportionalen Länge abgeben. Diese Impulse wer- forderlich werden, einen elektronischen Rückkoppden über Verzögerungsschaltungen 46 den elektroni- lungskreis mit einer Spannung vorzusehen, die der Ansehen Schaltern 44 zugeführt, die folglich eine den durch derungsrate der richtungssinnbestimmenden Spannundie Impulsformer 45 erzeugten und durch die Verzöge- 50 gen proportional ist, wie das von Servomechanismen rungseir.heiten 46 modifizierten Impulsen entsprechen- bekannt ist.
de Impulsreihe erzeugen.
Um der Maschine nach einmal durchgeführter manueller Betätigung die automatische Arbeitsweise zu ermöglichen, nimmt ein Vielspurmagnetbandgerät 51 die von den beiden Impulsformern 45 abgegebenen Ausgangsimpulse auf, so daß die Motoren bei Wiedergabe der Impulsaufzeichnungen durch das Bandgerät 51 und ihrer Zuführung über die Verzögerungskreise 46 zu den Schaltern 44 ihr Arbeitsprogramm wiederholen und das Reinigungsgerät erneut auf den unter manueller Bedienung zurückgelegten Weg führen.
Im Hinblick auf geringe Betriebsunterschiede, die auftreten können, sind normalerweise Korrekturen der automatisch programmiert vorgegebenen Wegstrecke b5 erforderlich. Zu diesem Zweck sind die Fühlorganc zur Ermittlung von Wänden 14 sowie zur Lokalisierung gereinigter bzw. nicht gereinigter Fußbodenfläche 15 an Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patenunsprüche:
1. Vorrichtung zum Behandeln von Fußböden oder dergleichen mit seitlich im Abstand angeordneten durch getrennte elektrische Motoren angetriebenen Rädern, die mittels den jeweiligen Motoren zugeordneten Impulsfolgen gesteuert werden, d a durch gekennzeichnet, daß eine magnetische Aufzeichnungsvorrichtung (51) vorgesehen ist, die die impulsfolge zum Antrieb der Motoren (7) aufzeichnet, wobei zur Wiederholung des Arbeitsganges der Vorrichtung die Impulsfolge aus der Aufzeichnungsvorrichtung (51) abrufbar ist, und daß eine Korrektureinrichtung (14, 15) für Kursabweichungen von dem aufgezeichneten Arbeitsweg der Vorrichtung vorgesehen ist, die aus Fühlorganen (14) zur Lokalisierung eines Hindernisses, wie einer Wand, sowie aus Fühlorganen (15) zur Ermittlung ungereinigter Bodenflächen besteht
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Impulsfolgen auf ein Magnetband aufgezeichnet werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Sicherungsvorrichtungen (46) gegen Übersteuerung durch von der Korrektureinrichtung (14,15) abgegebenen Signalen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsvorrichtung gegen Übersteuerung eine Verzögerungsschaltung (46) für die Impulsdauer zwischen ansteigender und abfallender Flanke der Impulse ist, wobei die Korrektureinrichtung (14,15) den Grad der Verzögerung der abfallenden Flanke steuert.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlorgan (14), zur Lokalisierung einer Wand oder eines anderen physischen Hindernisses aus einer Anzahl außerhalb des Rahmens der Maschine liegender federbelasteter Arme besteht die bei Berührung einer Wand oder dergleichen ein Potentiometer (34) betätigen.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5 unter Verwendung einer Reinigungsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlorganc (15) zur Ermittlung ungereinigter Fußbodenflächen Leitungen (17) für die Zuführung frischer Reinigungslösung und durchsichtige Rücklaufleitungen (23) aufweisen, wobei den Rücklaufleitungen (23) die Klarheit der aufgenommenen Lösung prüfende Lichtquellen (24) und Photozellen (25) zugeordnet sind.
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